Superschnelle Sauerstoffdiffusion in nanokristallinem Zirkonoxid

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Eckhardt Schaefer
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5443611

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Zielstellungen des Projekts wurden in dem kurzen Zeitraum erfolgreich erreicht. Insbesondere konnten erstmals weitgehend rissfreie Proben präpariert werden. In diesen Proben wurden erste Hinweise für eine schnelle Sauerstoffleitfähigkeit in den Grenzflächen von nanokristallinem, Y-dotiertem Zr02 (n-YSZ) beobachtet, in Analogie zu der von uns gefundenen schnellen Sauerstoffdiffusion, in Grenzflächen. Durch Aluminium-Dotierung kann die Kristallitgröße dichter nanokristalliner Proben auf ca 40 nm reduziert werden. Vorläufige ERDA-Messungen zeigen ebenfalls erste Hinweise für eine schnelle Sauerstoffdiffusion in den n-YSZ Grenzflächen. Zudem ist es erstmals gelungen, über die Implantation von 952r die Kationenselbstdiffusion in dem nanokristallinen Festkörperelektrolyten n-YSZ zu bestimmen. Diese 95Zr Diffusionskonstante ist in den Grenzflächen um ca 7 Größenordnungen höher als im Volumenkristall.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Grain size reduction in fully dense nanocrystalline yttria-stabilized zirconia by Al doping. Phys. stat. sol. (a) 203, R 64-R65 (2006)
  A. Madubuonu, H. Drings, R. Roewer, and H.-E. Schaefer
  
• Preparation of crack-free nanocrystalline yttria-stabilized zirconia. Phys. Stat. sol. (RRL) 1, R7-R9 (2007)
  H. Drings, U. Bressmann, and H.-E. Schaefer
  
• Enhanced 95Zr diffusion in grain boundaries of nano-crystalline ZrO2 - 9.5mol% Y2O3. Phys. stat. sol. A 206, 54-58 (2009)
  H. Drings. U. Brossmann. H.-D. Carstanjen, A. Szökefalvi-Nagy, C. Noll and H.-E. Schaefer